Americká štandardná certifikácia nabíjacích pilót (III) – Konštrukčné detaily AC pilót (predný koniec vstupného potrubia a výstupná hlavica pištole)

Z hľadiska princípov produktu sa americké štandardné nabíjacie stanice so striedavým prúdom nelíšia od národných a európskych štandardov – obe slúžia ako veľké elektrické spínače, ktoré vedú striedavý prúd zo siete do palubnej nabíjačky (OBC) vo vozidle, ktorá potom premieňa striedavý prúd na jednosmerný prúd na nabíjanie batérie.

Hoci sú vo všeobecnosti rovnaké, v mnohých detailoch stále existujú značné rozdiely v porovnaní s národnými a európskymi normami. V opačnom prípade by bolo príliš pohodlné predávať ich priamo v Spojených štátoch bez akýchkoľvek úprav.

(1)

Predtým, ako budeme hovoriť o vstupných vedeniach severoamerických nabíjacích staníc so striedavým prúdom, najprv si predstavme napäťový systém elektrickej siete striedavého prúdu v Spojených štátoch.

Systémy elektrickej siete vo väčšine krajín sveta sú v súlade s európskymi (kolonializmus a vojna), to znamená, že bežné napätie v domácnostiach je 220 V ~ 230 V striedavého prúdu 50 Hz a priemyselné trojfázové napätie je 380 ~ 400 V striedavého prúdu 50 Hz. Je zrejmé, že napätie priemyselnej elektriny je trojnásobkom odmocniny napätia v domácnosti – rozdielu medzi sieťovým napätím a fázovým napätím.

Napäťový systém v Spojených štátoch je jedinečný, pričom hlavné napätie v domácnostiach je 120 V/240 V 60 Hz a hlavné priemyselné napätie je 480 V/277 V striedavého prúdu 60 Hz pre priemyselné použitie. Napätie používané pre komerčné alebo husto obývané rezidenčné účely je 120 V/208 V striedavého prúdu 60 Hz, zatiaľ čo pre niektoré veľké ťažké priemyselné odvetvia je to 347/600 V striedavého prúdu 60 Hz.

Tiež vás prekvapuje, prečo je napäťový systém v Spojených štátoch taký chaotický?

Použitie napätia 110 V pochádza od Edisona. Je to Edison, ktorý je známy vynálezom žiarovky. Po viacerých experimentoch a porovnaniach zistil, že žiarovka má najvyššiu svetelnú účinnosť a najdlhšiu životnosť pri napätí 110 V. Preto v roku 1882 Edison oficiálne uviedol na trh jednosmerný prúd s napätím 110 V v elektrárni Pearl Street, prvej komerčnej jednosmernej elektrárni v Spojených štátoch.

Všetci však vieme, že jednosmerný prúd má veľkú nevýhodu, ktorou sú veľké tepelné straty počas prenosu na dlhé vzdialenosti, čo vedie k plytvaniu veľkým množstvom elektrickej energie. Aby sa predišlo nadmerným stratám energie počas prenosu na dlhé vzdialenosti, Nikola Tesla predstavil svoj systém striedavého prúdu (AC). Hoci striedavý prúd nakoniec porazil jednosmerný prúd, v amerických domácnostiach a továrňach boli v tom čase už nainštalované tisíce spotrebičov a zariadení určených na 110 V.

Aby Tesla uľahčil hladký prechod do éry striedavého prúdu, urobil kompromis: stanovil napätie striedavého prúdu v domácnostiach na 110 V. To nielen ochránilo investície existujúcich používateľov do zariadení, ale tiež odstránilo strach verejnosti z vysokonapäťového striedavého prúdu (ktorý bol v tom čase všeobecne považovaný za škodlivejší pre ľudské zdravie).

Preto je prijatie striedavého napätia 110 V v Spojených štátoch výsledkom prispôsobenia sa jednosmernému napätiu 110 V.

S príchodom elektrickej éry si inžinieri postupne uvedomili, že v porovnaní s neskorším prijatím napätia 220 V/240 V v Európe trpel systém 110 V v Spojených štátoch väčšie straty pri prenose vysokovýkonnej elektriny a vyžadoval hrubšie medené drôty, aby sa zabránilo zahrievaniu. Ak by sme však komplexne prešli na 220 V striedavého prúdu, náklady by boli príliš vysoké. Spotrebiče, zásuvky, poistky a dokonca aj celá mestská distribučná sieť v miliónoch domácností v Spojených štátoch sú navrhnuté podľa 110 V.

Z tohto dôvodu elektrotechnici v Spojených štátoch vynašli vysoko inteligentnú „metódu pôdy“ – technológiu rozdelenej fázy.

Medzi fázovým vodičom a nulovým vodičom v strede sa vytvára napätie 110 V/120 V, ktoré je špeciálne navrhnuté pre malé domáce spotrebiče, ako sú mobilné telefóny, televízory a žiarovky (bezpečné a nie horúce na dotyk).

Keď sa dva vodiče pod napätím stohujú dokopy, okamžite sa z nich vytvorí napätie 220 V/240 V, ktoré je špeciálne navrhnuté pre „elektrické tigre“, ako sú klimatizácie, elektrické ohrievače vody a sušičky (s vysokou účinnosťou a nízkou spotrebou vodiča).

Po pochopení pôvodu 120 V AC a 240 V AC je ľahko pochopiteľný aj pôvod 208 V AC. 208 V je sieťové napätie 120 V (trojnásobok odmocniny).

(II)

Po pochopení napäťového systému v Spojených štátoch sa teraz pozrime na vstupné napätie amerického striedavého stĺpa.

V Spojených štátoch sa bežné nabíjacie stanice so striedavým prúdom používajú v troch typoch napätia, a to 120 V, 208 V a 240 V AC. V podstate bude propagácia spoločností zaoberajúcich sa nabíjaním pilotov založená na napäťových pásmach, ktoré podporujú, 110 ~ 120 V AC alebo 200 V ~ 240 V AC.

Treba poznamenať, že nabíjacia stanica s 208V vstupom má tiež jednofázový vstup, nie 16kW alebo 22kW, ako ju chápeme, podobne ako európsky trojfázový päťvodičový vstup. V Spojených štátoch je však len veľmi málo trojfázových nabíjacích staníc, ktoré boli na trhu vyhľadávané, ale zatiaľ neboli nájdené.

Medzi nimi je 110~120Vac bežné zástrčkové pripojenie, ktoré dokáže zvládnuť maximálny prúdový vstup 16A.

Pre nabíjacie stanice striedavého prúdu so vstupom 200 V ~ 240 V striedavého prúdu (208 V striedavého prúdu alebo 240 V striedavého prúdu) môže byť predný koniec vstupného vedenia vo forme zástrčky alebo káblovej svorky. Zásuvku „vysokého napätia“ so vstupom 240 V striedavého prúdu v Spojených štátoch (pozostávajúcu zo štyroch vodičov: dvoch fázových vodičov, jedného neutrálneho vodiča a jedného uzemňovacieho vodiča) musí vybaviť profesionálny elektrikár.

Mimochodom, zásuvka na pripojenie vstupnej zástrčky nabíjacej stanice s napätím 240 V AC by mala spĺňať požiadavky normy NEMA14-50. Jej maximálny prúd je 50 A. Podľa požiadaviek americkej normy pre elektrické inštalácie NFPA 70 by maximálny prúd používaný elektrickými spotrebičmi nemal prekročiť 80 % menovitého prúdu zásuvky. Maximálny prúd vstupnej nabíjacej stanice s napätím 240 V AC so zástrčkou teda môže dosiahnuť iba 40 A s výkonom 9,6 kW.

(3)

Po diskusii o požiadavkách na vstupnú stranu americkej štandardnej nabíjacej stanice striedavého prúdu preskočme plášť a pozrime sa priamo na výstupnú stranu.

Výstupná strana komunikačnej nabíjacej stanice je veľmi jednoduchá, len držiak pištole a kábel pištole, ktorý zodpovedá držiaku pištole.

Ak si prezriete webovú stránku komunikačných staníc v Spojených štátoch, zistíte, že každá nabíjacia stanica poskytuje dva typy zásuviek pre zbrane, a to rozhranie TYPE1, ktoré spĺňa normu SAE J1772, a rozhranie NACS, ktoré spĺňa normu Tesla SAE J3400.

Konkrétne podrobnosti o konštrukcii a rozmeroch hlavy pištole a držiaka pištole s dvoma rozhraniami možno nájsť v príslušných normách.

Vnútorne nie je žiadny rozdiel medzi rozhraním NACS od Tesly a rozhraním TYPE1 od SAE J 1772, pričom obe pozostávajú z piatich vodičov – L/N/PE/CP/PP. Teslov dizajn je samozrejme veľmi dômyselný, pričom rozhrania DC aj AC majú rovnakú sadu.

Pokiaľ ide o severoamerický trh s komunikačnými batériami, výstupné nabíjacie rozhranie prechádza zo staromódneho rozhrania TYPE1 na rozhranie NACS a v budúcnosti sa čoraz viac áut rozhodne podporovať rozhrania Tesla. Prvé nabíjacie stanice striedavého prúdu vybavené rozhraniami TYPE1 neboli schopné nabíjať nové rozhranie NACS.

Samozrejme, netreba sa príliš obávať, na trhu je množstvo adaptérov, ktoré vám môžu pomôcť.

Adaptéry pre hlavy pištolí sú prísne zakázané v európskej norme IEC 61851-1:2017, ale takéto ustanovenia sa nenachádzajú v norme UL 2594 v Spojených štátoch. Nie sú zakázané zákonom, stačí ich použiť priamo.

To je všetko, čo sa týka vstupnej a výstupnej strany americkej štandardnej nabíjacej stanice striedavého prúdu. V ďalšom článku sa s vami podelíme o detaily dizajnu „krytu“.